数控电火花加工的主要工艺指标及其提高途径
数控电火花加工的主要工艺指标及其提高途径
文档简介
电火花加工的主要工艺指标及其提高途径目标一、影响加工速度的主要因素二、影响电极损耗的主要因素三、影响加工精度的主要因素四、加工表面质量及其影响因素一、影响加工速度的主要因素
加工速度VWA：用以反映加工效率的重要指标，通常所说的加工快慢。(mm2/min)
影响加工速度的因素分电参数和非电参数两大类。电参数主要是脉冲电源输出波形与参数；非电参数包括加工面积、深度、工作液种类、冲油方式、排屑条件及电极的材料、形状等。
电规准的影响所谓电规准，是指电火花加工时选用的电加工参数，主要有脉冲宽度ti(μs)、脉冲间隙to(μs)及峰值电流Ip等参数。
一．脉冲宽度对加工速度的影响
脉冲宽度增加，加工速度随之增加，因为随着脉冲宽度的增加，单个脉冲能量增大，使加工速度提高。但若脉冲宽度过大，加工速度反而下降(如图1)。这是因为单个脉冲能量虽然增大，但转换的热能有较大部分散失在电极与工件之中，不起蚀除作用。同时，在其它加工条件相同时，随着脉冲能量过分增大，蚀除产物增多，排气排屑条件恶化，间隙消电离时间不足导致拉弧，加工稳定性变差等。因此加工速度反而降低。
图1脉冲宽度与加工速度的关系曲线
2．脉冲间隔对加工速度的影响
在脉冲宽度一定的条件下，若脉冲间隔减小，则加工速度提高(如图2)。但若脉冲间隔过小，会因放电间隙来不及消电离引起加工稳定性变差，导致加工速度降低。
图2脉冲间隔与加工速度的关系曲线
3．峰值电流的影响
当脉冲宽度和脉冲间隔一定时，随着峰值电流的增加，加工速度也增加(如图3)。因为加大峰值电流，等于加大单个脉冲能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值电流过大(即单个脉冲放电能量很大)，加工速度反而下降。此外，峰值电流增大将降低工件表面粗糙度和增加电极损耗。在生产中，应根据不同的要求，选择合适的峰值电流。
图3峰值电流与加工速度的关系曲线
2非电参数的影响
（1）加工面积的影响
从图4可看出，峰值电流不同，最小临界加工面积也不同。因此，确定一个具体加工对象的电参数时，首先必须根据加工面积确定工作电流，并估算所需的峰值电流。
图4加工面积与加工速度的关系曲线
（2）排屑条件的影响
在电火花加工过程中会不断产生气体、金属屑末和碳黑等，如不及时排除，则加工很难稳定地进行。加工稳定性不好，会使脉冲利用率降低，加工速度降低。为便于排屑，一般都采用冲油(或抽油)和电极抬起的办法。
图5冲油压力和加工速度的关系曲线
冲(抽)油压力的影响度的关系曲线
在加工中对于工件型腔较浅或易于排屑的型腔，可以不采取任何辅助排屑措施。但对于较难排屑的加工，不冲(抽)油或冲(抽)油压力过小，则因排屑不良产生的二次放电的机会明显增多，从而导致加工速度下降；但若冲油压力过大，加工速度同样会降低。 这是因为冲油压力过大，产生干扰，使加工稳定性变差，故加工速度反而会降低。图5是冲油压力和加工速度关系曲线。
图6电极材料和加工极性对加工速度的影响
（3）电极材料的影响
在加工中选择极性，不能只考虑加工速度，还必须考虑电极损耗。如用石墨做电极时，正极性加工比负极性加工速度高，但在粗加工中，电极损耗会很大。故在不计电极损耗的通孔加工、取折断工具等情况，用正极性加工；而在用石墨电极加工型腔的过程中，常采用负极性加工。
从图6还可看出，在同样加工条件和加工极性情况下，采用不同的电极材料，加工速度也不相同。例如，中等脉冲宽度、负极件加工时，石墨电极的加工速度高于铜电极的加工速度。在脉冲宽度较窄或很宽时，铜电极加工速度高于石墨电极。此外，采用石墨电极加工的最大加工速度，比用铜电极加工的最大加工速度的脉冲宽度要窄。
由上所述，电极材料对电火花加工非常重要，正确选择电极材料是电火花加工首要考虑的问题。
4)工件材料的影响
在同样加工条件下，选用不同工件材料，加工速度也不同。这主要取决于工件材料的物理性能(熔点、沸点、比热、导热系数、熔化热和汽化热等)。一般说来，工件材料的熔点、沸点越高，比热、熔化潜热和气化潜热越大，加工速度越低，即越难加工。如加工硬质合金钢比加工碳素钢的速度要低40～60％。对于导热系数很高的工件，虽然熔点、沸点、熔化热和气化热不高，但因热传导性好，热量散失快，加工速度也会降低。
5)．工作液的影响
在电火花加工中，工作液的种类、粘度、清洁度对加工速度有影响。就工作液的种类来说，大致顺序是：高压水>(煤油＋机油)>煤油>酒精水溶液。在电火花成形加工中，应用最多的工作液是煤油。
电极损耗是电火花成型加工中的重要工艺指标。在生产中，衡量某种工具电极是否耐损耗，不只是看工具电极损耗速度VE的绝对值大小，还要看同时达到的加工速度VW，即每蚀除单位重量金属工件时，工具相对损耗多少。因此，常用相对损耗或损耗比作为衡量工具电极耐损耗的指标，即VW/VE
电火花加工中，电极的相对损耗小于1%，称为低损耗电火花加工。
二、影响电极损耗的主要因素
图7电极损耗长度说明图
在加工中，同一电极的长度相对损耗大小顺序为：角损耗>边损耗>端面损耗。
图7脉冲宽度与电极相对损耗的关系
2.电参数对电极损耗的影响
脉冲宽度的影响
在峰值电流一定的情况下，随着脉冲宽度的减小，电极损耗增大。脉冲宽度越窄，电极损耗θ上升的趋势越明显(如图7所示)。所以精加工时的电极损耗比粗加工时的电极损耗大。
脉冲宽度增大，电极相对损耗降低的原因总结如下：
(1)脉冲宽度增大，极性效应比较明显。
(2)脉冲宽度增大，电极“覆盖效应”增加，也减少了电极损耗。
2)峰值电流的影响
对于一定的脉冲宽度，加工时的峰值电流不同，电极损耗也不同。由上可见，脉冲宽度和峰值电流对电极损耗的影响效果是综合性的。只有脉冲宽度和峰值电流保持一定关系，才能实现低损耗加工。
峰值电流与电极相对损耗的关系
脉冲间隔对电极相对损耗的影响
3)脉冲间隔的影响
在脉冲宽度不变时，随着脉冲间隔的增加，电极损耗增大(如右图所示)。因为脉冲间隔加大，引起放电间隙中介质消电离状态的变化，使电极上的“覆盖效应”减少。
加工极性对电极相对损耗的影响
4)加工极性的影响
一般情况下，采用石墨电极和铜电极加工钢时，粗加工用负极性，精加工用正极性。但在钢电极加工钢时，无论粗加工或精加工都要用负极性，否则电极损耗将大大增加。
2.非电参数对电极损耗的影响
1)加工面积的影响
在脉冲宽度和峰值电流一定的条件下，加工面积对电极损耗影响不大，是非线性的
加工面积对电极相对损耗的影响
2)冲油或抽油的影响(如图所示)
冲油或抽油压力过大反而会加大电极的损耗。因为强迫冲油或抽油会使减弱了电极上的“覆盖效应”。
冲油压力对电极相对损耗的影响
4)工具电极材料的影响
工具电极损耗与其材料有关，损耗的大致顺序如下：
银钨合金<铜钨合金<石墨(粗规准)<紫铜<钢<铸铁<黄铜<铝。
表3-1影响电极损耗的因素
表3-1影响电极损耗的因素
电加工精度包括尺寸精度和仿型精度(或形状精度)。影响精度的因素很多，这里重点探讨与电火花加工工艺有关的因素。
1．放电间隙
电火花加工中，工具电极与工件间存在着放电间隙，因此工件的尺寸、形状与工具并不一致。间隙大小对形状精度也有影响，间隙越大，则复制精度越差，特别是对复杂形状的加工表面。如电极为尖角时，而由于放电间隙的等距离，工件则为圆角
三、影响加工精度的主要因素
因此，为了减少加工尺寸误差，应该采用较弱小的加工规准，缩小放电间隙，另外还必须尽可能使加工过程稳定。放电间隙在精加工时一般为0.0l～0.1mm，粗加工时可达0.5mm以上(单边)。
2．二次放电
电火花加工时，产生斜度的情况如下图所示。由于工具电极下面部分加工时间长，损耗大，因此电极变小，而入口处由于电蚀产物的存在，易发生因电蚀产物的介入而再次进行的非正常放电(即“二次放电”)，因而产生加工斜度。
冲油方式对电极端部损耗的影响
3．工具电极的损耗
在电火花加工中，随着加工深度的不断增加，工具电极进入放电区域的时间是从端部向上逐渐减少的。实际上，工件侧壁主要是靠工具电极底部端面的周边加工出来的。因此，电极的损耗也必然从端面底部向上逐渐减少，从而形成了损耗锥度(如图所示)，工具电极的损耗锥度反映到工件上是加工斜度。
工具斜度图形
四、加工表面质量及其影响因素
1、表面粗糙度
是指加工表面上的微观几何形状误差。电火花加工表面粗糙度的形成与切削加工不同，它是由若干电蚀小凹坑组成的，能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加工表面要好。在相同表面粗糙度的情况下，电加工表面比机加工表面亮度低。
Rmax=KRte0.3ie0.42
2、表面变化层
在电火花加工过程中，工件在放电瞬时的高温和工作液迅速冷却的作用下，表面层发生了很大变化。这种表面变化层的厚度大约在0.01～0.5mm之间，一般将其分为熔化层和热影响层，如图所示。
电火花加工表面变化层
习题
1．什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？
2．什么是覆盖效应？请举例说明覆盖效应的用途。
3．在实际加工中如何处理加工速度、电极损耗、表面粗糙度之间的矛盾关系？
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。
3月-25
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Saturday,March1,2025
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。
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3/1/2025
6:38:45PM
11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。
3月-25
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Mar-25
01-Mar-25
12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。
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Saturday,March1,2025
13、志不立，天下无可成之事。
3月-25
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March1,2025
14、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。
01
三月
2025
6:38:45
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